JP2023055687A

JP2023055687A - 後方集中の発熱発生を有するａｓｃ／ｄｅｃ

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Publication number: JP2023055687A
Application number: JP2022195397A
Authority: JP
Inventors: ハイ－インチェン，; Hai-Ying Chen; ジョセフフェデイコ，; Joseph Fedeyko; ジンルー，; Jing Lu
Original assignee: Johnson Matthey PLC
Current assignee: Johnson Matthey PLC
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2023-04-18
Also published as: CN110582341A; US20180280876A1; GB2563715A; WO2018183623A1; EP3600623A1; BR112019020282A2; RU2759680C2; JP7224299B2; US10807040B2; CN110582341B; DE102018107545A1; RU2019134061A3; RU2019134061A; GB201805130D0; GB2563715B; JP2020515404A

Abstract

【課題】車両の走行サイクルにおいてアンモニア変換が広範囲の温度で起こり、最小限の窒素酸化物および亜酸化窒素副産物が形成される、ＳＣＲによるＮＯｘ除去および窒素への選択的アンモニア変換をどちらも提供する触媒、ならびに排気流からの放出を減らす方法を提供する。【解決手段】入口側および出口側、第１ゾーンおよび第２ゾーンを有する基材を含む触媒物品であって、第１ゾーンは、担体上の白金族金属および第１のＳＣＲ触媒を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、第２ゾーンは、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）からなる群から選択される触媒を含み、第１ゾーンは、第２ゾーンの上流に位置する触媒物品を提供する。第１ゾーンは、（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを有する底層、および底層の上方に位置する、第２のＳＣＲ触媒を含む上層を含んでいてもよい。【選択図】図１

Description

背景技術
ディーゼルエンジン、定置ガスタービン、および他の系における炭化水素の燃焼は、ＮＯ（一酸化窒素）およびＮＯ_２（二酸化窒素）を含む窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するために処理しなければならない排気ガスを生じ、形成されるＮＯｘの大部分はＮＯである。ＮＯｘは、人におけるいくつかの健康問題を引き起こし、スモッグの形成や酸性雨を含めたいくつかの有害な環境影響も引き起こすことが知られている。排気ガス中のＮＯ_ｘからの人々や環境の影響をどちらも軽減させるために、これらの望ましくない成分を、好ましくは他の侵害性または毒性の物質を生じない方法によって排除することが望ましい。

希薄燃焼エンジンおよびディーゼルエンジンで生じる排気ガスは一般に酸化的である。ＮＯｘは、ＮＯｘを窒素元素（Ｎ_２）および水へと変換する選択的触媒還元（ＳＣＲ）として知られる方法において、触媒および還元剤を用いて選択的に還元する必要がある。ＳＣＲ方法では、ガス状の還元剤、典型的には無水アンモニア、アンモニア水、または尿素を、排気ガスが触媒と接触する前に排気ガス流に加える。還元剤が触媒上に吸収され、ガスが触媒添加基材を通過または通り越す際にＮＯ_ｘが還元される。ＮＯｘの変換を最大限にするために、多くの場合、理論量より多くのアンモニアをガス流に加える必要がある。しかし、過剰なアンモニアの大気への放出は人々の健康や環境に有害となるであろう。さらに、アンモニアは、特にその水性形態では腐食性である。排気触媒の下流となる排気流領域におけるアンモニアと水の凝縮は、排気系を損傷させる可能性がある腐食性の混合物をもたらす場合がある。したがって、排気ガス中のアンモニアの放出は排除するべきである。多くの慣用の排気系では、アンモニアを窒素に変換することによってそれを排気ガスから除去するために、アンモニア酸化触媒（アンモニアスリップ触媒または「ＡＳＣ」としても知られる）をＳＣＲ触媒の下流に設置する。アンモニアスリップ触媒の使用は、典型的なディーゼル走行サイクルと比較して９０％を超えるＮＯ_ｘ変換を可能にすることができる。

車両の走行サイクルにおいてアンモニア変換が広範囲の温度で起こり、最小限の窒素酸化物および亜酸化窒素副産物が形成される、ＳＣＲによるＮＯｘ除去および窒素への選択的アンモニア変換をどちらも提供する触媒が望ましいであろう。

本発明の一部の実施形態によれば、触媒物品は、入口側および出口側、第１ゾーンおよび第２ゾーンを有する基材を含み、第１ゾーンが、担体上の白金族金属および第１のＳＣＲ触媒を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、第２ゾーンが、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）からなる群から選択される触媒を含み、第１ゾーンが、第２ゾーンの上流に位置する。第１ゾーンは、（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを含む底層を含んでいてもよく、上層は第２のＳＣＲ触媒を含み、上層は底層の上方に位置する。一部の実施形態では、第１ゾーンは、担体上の白金族金属を含む底層を含み、上層は第１のＳＣＲ触媒を含み、上層は底層の上方に位置する。

一部の実施形態では、担体はケイ質物質を含む。ケイ質物質は、（１）シリカ、（２）２００より高いシリカ対アルミナ比を有するゼオライト、および（３）ＳｉＯ２含有量≧４０％を有する、非晶質シリカをドープしたアルミナからなる群から選択される物質を含む。一部の実施形態では、白金族金属は、白金族金属および担体の全重量の約０．５重量％から約１０重量％、白金族金属および担体の全重量の約１重量％から約６重量％、または白金族金属および担体の全重量の約１．５重量％から約４重量％の量で担体上に存在する。一部の実施形態では、白金族金属は、白金、パラジウム、または白金とパラジウムの組合せを含み得る。特定の実施形態では、白金族金属は白金を含む。

ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比は、約３：１から約３００：１、約５：１から約１００：１、または約１０：１から約５０：１であり得る。

一部の実施形態では、第１のＳＣＲ触媒は、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である。一部の実施形態では、第１のＳＣＲ触媒は銅を含む。一部の実施形態では、第２のＳＣＲ触媒は、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である。

第１ゾーンおよび第２ゾーンは、単一の基材上に位置していてよく、第１ゾーンは、基材の入口側に位置し、第２ゾーンは、基材の出口側に位置する。一部の実施形態では、基材は第１基材および第２基材を含み、第１ゾーンは、第１基材上に位置し、第２ゾーンは、第２基材上に位置し、第１基材は第２基材の上流に位置する。

本発明の一部の実施形態によれば、排気流からの放出を減らす方法は、排気流を、入口側および出口側、第１ゾーンおよび第２ゾーンを有する基材を有する触媒物品であって、第１ゾーンが、担体上の白金族金属および第１のＳＣＲ触媒を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、第２ゾーンが、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）からなる群から選択される触媒を含み、第１ゾーンが、第２ゾーンの上流に位置する、触媒物品と接触させることを含む。第１ゾーンは、（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを含む底層を含んでいてもよく、上層は第２のＳＣＲ触媒を含み、上層は底層の上方に位置する。一部の実施形態では、第１ゾーンは、担体上の白金族金属を含む底層を含み、上層は第１のＳＣＲ触媒を含み、上層は底層の上方に位置する。

本発明の一部の実施形態によれば、触媒物品は、入口端および出口端、第１ゾーン、第２ゾーン、および第３ゾーンを有する基材を含み、第１ゾーンは、第２のＳＣＲ触媒を含み、第２ゾーンは、（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、第３ゾーンは、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）からなる群から選択される触媒（「第３ゾーン触媒」）を含み、第１ゾーンは、第２ゾーンの上流に位置し、第２ゾーンは、第３ゾーンの上流に位置する。一部の実施形態では、ＡＳＣは、第１層に含まれ、第３ゾーン触媒は、第１層の上に位置するとともに第１層よりも長さが短い、出口端から基材の全長未満に広がる第２層に含まれ、第２のＳＣＲ触媒は、入口端から基材の全長未満に広がり、第１層と少なくとも部分的に重複する層に含まれる。一部の実施形態では、第１層は、出口端から基材の全長未満に広がる。

一部の実施形態では、第１ゾーン、第２ゾーン、および第３ゾーンは、単一の基材上に位置し、第１ゾーンは、基材の入口側に位置し、第３ゾーンは、基材の出口側に位置する。一部の実施形態では、基材は第１基材および第２基材を含み、第１ゾーンおよび第２ゾーンは、第１基材上に位置し、第３ゾーンは、第２基材上に位置し、第１基材は第２基材の上流に位置する。一部の実施形態では、基材は第１基材、第２基材、および第３基材を含み、第１ゾーンは、第１基材上に位置し、第２ゾーンは、第２基材上に位置し、第３ゾーンは、第３基材上に位置し、第１基材は第２基材の上流に位置し、第２基材は第３基材の上流に位置する。

本発明の一部の実施形態によれば、排気流からの放出を減らす方法は、排気流を、入口端および出口端、第１ゾーン、第２ゾーン、および第３ゾーンを含む基材を含む触媒物品であって、第１ゾーンは、第２のＳＣＲ触媒を含み、第２ゾーンは、（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、第３ゾーンは、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）からなる群から選択される触媒（「第３ゾーン触媒」）を含み、第１ゾーンが、第２ゾーンの上流に位置し、第２ゾーンが、第３ゾーンの上流に位置する、触媒物品と接触させることを含む。一部の実施形態では、ＡＳＣが第１層を形成し、第３ゾーン触媒が、第１層よりも長さが短い第２層を形成し、出口端から基材の全長未満に広がり、第２のＳＣＲ触媒が、入口端から基材の全長未満に広がる。一部の実施形態では、第１層は、出口端から基材の全長未満に広がる。

第１ゾーンにＳＣＲおよびＡＳＣ／ＳＣＲブレンド、第２ゾーンにＤＯＣまたはＤＥＣを有する触媒の立体配置を示す図である。第１ゾーンにＳＣＲ、第２ゾーンにＡＳＣ／ＳＣＲブレンド、第３ゾーンにＤＯＣまたはＤＥＣを有する触媒の立体配置を示す図である。第１ゾーンにＳＣＲ、第２ゾーンにＡＳＣ／ＳＣＲブレンド、第３ゾーンに含浸ＤＯＣまたはＤＥＣを有する触媒の立体配置を示す図である。第１ゾーンにＳＣＲおよびＡＳＣ層、第２ゾーンにＤＯＣまたはＤＥＣを有する参照用触媒の立体配置を示す図である。本発明の触媒および参照用触媒のＮＨ_３変換を示す図である。本発明の触媒および参照用触媒のＮＯ変換を示す図である。本発明の触媒および参照用触媒のＣＯ変換を示す図である。本発明の触媒および参照用触媒のＨＣ変換を示す図である。本発明の触媒および参照用触媒のＮ_２Ｏ形成を示す図である。本発明の触媒および参照用触媒のＮ_２収率を示す図である。本発明の触媒および参照用触媒の出口温度を示す図である。発熱発生試験中の温度の読取り値を示す図である。

本発明の触媒は、様々な立体配置のＳＣＲ触媒、ＡＳＣ、およびＤＯＣまたはＤＥＣを含む触媒物品に関する。触媒および具体的な立体配置を以下にさらに詳述する。

２つのゾーンの立体配置
本発明の実施形態は、第１ゾーンおよび第２ゾーンを有する触媒物品に関し、第１ゾーンは、担体上の白金族金属および第１のＳＣＲ触媒を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、第２ゾーンは、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）またはディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）を含む。第１ゾーンは、（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを含む底層と、第２のＳＣＲ触媒を含む上層とを含み、上層が底層の上方に位置するように構成し得る。一部の実施形態では、第１ゾーンは、担体上の白金族金属を含む底層と、第１のＳＣＲ触媒を含む上層とを含み、上層が底層の上方に位置するように構成し得る。一部の実施形態では、第１および第２のゾーンは、単一の基材上に位置し、第１ゾーンは、基材の入口側に位置し、第２ゾーンは、基材の出口側に位置する。別の実施形態では、第１ゾーンは、第１基材上に位置し、第２ゾーンは、第２基材上に位置し、第１基材は第２基材の上流に位置する。第１および第２の基材は密結合していてもよい。第１および第２の基材が密結合している場合、第２基材は、第１基材の近くにおよび／または直接下流に配置してもよい。

図２は、本発明の実施形態の２つのゾーンの立体配置を例示しており、第１ゾーンは、担体上の白金族金属およびＳＣＲ触媒のブレンドを有する底層、ならびにＳＣＲ触媒を含む上層を有する。第２ゾーンは、ＤＯＣを含む。

排気流からの放出を減らす方法は、排気流を本明細書中に記載の触媒物品と接触させることを含んでいてもよい。

３つのゾーンの立体配置
本発明の実施形態は、第１ゾーン、第２ゾーン、および第３ゾーンを有する触媒物品に関する。第１ゾーンは、ＳＣＲ触媒を含んでいてもよい。第２ゾーンは、担体上の白金族金属と第１のＳＣＲ触媒とのブレンドを有するＡＳＣを含んでいてもよい。第３ゾーンは、ＤＯＣまたはＤＥＣなどの触媒（「第３ゾーン触媒」）を含んでいてもよい。第１ゾーンは、第２ゾーンの上流に位置し、第２ゾーンは、第３ゾーンの上流に位置する。

一部の実施形態では、ＡＳＣは、第１層に含まれる。第３ゾーン触媒は、第１層の上に位置するとともに第１層よりも長さが短い、出口端から基材の全長未満に広がる第２層に位置していてもよい。第２のＳＣＲ触媒は、入口端から基材の全長未満に広がり、第１層と少なくとも部分的に重複する層に含まれていてもよい。一部の実施形態では、第１層は、出口端から基材の全長未満に広がる。一部の実施形態では、第１層は入口端から基材の全長未満に広がる。

一部の実施形態では、第１ゾーン、第２ゾーン、および第３ゾーンは、単一の基材上に位置し、第１ゾーンは、基材の入口側に位置し、第３ゾーンは、基材の出口側に位置する。一部の実施形態では、第１ゾーンおよび第２ゾーンは、第１基材上に位置し、第３ゾーンは、第２基材上に位置し、第１基材は第２基材の上流に位置する。第１および第２の基材は密結合していてもよい。第１および第２の基材が密結合している場合、第２基材は、第１基材の近くにおよび／または直接下流に配置してもよい。

一部の実施形態では、第１ゾーンは、第１基材上に位置し、第２ゾーンは、第２基材上に位置し、第３ゾーンは、第３基材上に位置し、第１基材は第２基材の上流に位置し、第２基材は第３基材の上流に位置する。第１、第２、および／または第３の基材は密結合していてもよい。第１、第２、および／または第３の基材が密結合している場合、第２基材は、第１基材の近くにおよび／または直接下流に配置してもよく、第３基材は、第２基材の近くにおよび／または直接下流に配置してもよい。

図２は、本発明の実施形態の３つのゾーンの立体配置を例示しており、第１ゾーンは、ＳＣＲ触媒を含み、第２ゾーンは、担体上の白金族金属とＳＣＲ触媒とのブレンドを有するＡＳＣを含んでいてもよく、第３ゾーンは、ＤＯＣを含む。第１ゾーンは、第２ゾーンの上流に位置し、第２ゾーンは、第３ゾーンの上流に位置する。図２の立体配置では、ブレンドは、基材の出口端から入口端方向に広がり基材の全長未満を覆う底層に含まれる。ＤＯＣは底層の上に位置する上層に含まれ、基材の出口端から広がり、底層の長さ未満に広がる。第１ゾーンＳＣＲ触媒は、基材の入口端から広がり、出口端方向に広がり基材の全長未満を覆っており、ブレンドを含む底層と重複する層に含まれる。

図３は、本発明の実施形態の３つのゾーンの立体配置を例示しており、第１ゾーンは、ＳＣＲ触媒を含み、第２ゾーンは、担体上の白金族金属とＳＣＲ触媒とのブレンドを有するＡＳＣを含んでいてもよく、第３ゾーンは、ＤＯＣを含む。第１ゾーンは、第２ゾーンの上流に位置し、第２ゾーンは、第３ゾーンの上流に位置する。図２の立体配置では、ブレンドは、基材の出口端から入口端方向に広がり基材の全長未満を覆う底層に含まれる。ＤＯＣゾーンは、硝酸白金または硝酸パラジウムまたは硝酸白金および硝酸パラジウムの混合物の溶液を含浸させる。第１ゾーンＳＣＲ触媒は、基材の入口端から広がり、出口端方向に広がり基材の全長未満を覆っており、ブレンドを含む底層と重複する層に含まれる。

アンモニア酸化触媒
本発明の触媒物品は、アンモニアスリップ触媒（「ＡＳＣ」）とも呼ばれる１つまたは複数のアンモニア酸化触媒を含んでいてもよい。過剰なアンモニアを酸化し、それが大気へと放出されることを防止するために、１つまたは複数のＡＳＣが、ＳＣＲ触媒と共に、またはその下流に含まれていてもよい。一部の実施形態では、ＡＳＣは、ＳＣＲ触媒と同じ基材に含まれていてもよい、またはＳＣＲ触媒とブレンドし得る。特定の実施形態では、ＮＯ_ｘまたはＮ_２Ｏの形成の代わりにアンモニアの酸化を有利にするためにアンモニア酸化触媒材料を選択し得る。好ましい触媒材料としては、白金、パラジウム、またはその組合せが挙げられる。アンモニア酸化触媒は、金属酸化物上に担持される白金および／またはパラジウムを含み得る。一部の実施形態では、触媒は、それだけには限定されないがアルミナを含めた高表面積担体上に配置する。

一部の実施形態では、アンモニア酸化触媒はケイ質担体上の白金族金属を含む。ケイ質物質は、（１）シリカ、（２）シリカ対アルミナ比が少なくとも２００であるゼオライト、および（３）ＳｉＯ２含有量≧４０％を有する、非晶質シリカをドープしたアルミナなどの材料を含んでいてもよい。一部の実施形態では、ケイ質物質は、シリカ対アルミナ比が少なくとも２００、少なくとも２５０、少なくとも３００、少なくとも４００、少なくとも５００、少なくとも６００、少なくとも７５０、少なくとも８００、または少なくとも１０００であるゼオライトなどの材料を含んでいてもよい。一部の実施形態では、白金族金属は、白金族金属および担体の全重量の約０．５重量％から約１０重量％、白金族金属および担体の全重量の約１重量％から約６重量％、白金族金属および担体の全重量の約１．５重量％から約４重量％、白金族金属および担体の全重量の約１０重量％、白金族金属および担体の全重量の約０．５重量％、白金族金属および担体の全重量の約１重量％、白金族金属および担体の全重量の約２重量％、白金族金属および担体の全重量の約３重量％、白金族金属および担体の全重量の約４重量％、白金族金属および担体の全重量の約５重量％、白金族金属および担体の全重量の約６重量％、白金族金属および担体の全重量の約７重量％、白金族金属および担体の全重量の約８重量％、白金族金属および担体の全重量の約９重量％、または白金族金属および担体の全重量の約１０重量％の量で担体上に存在する。

一部の実施形態では、ケイ質担体は、ＢＥＡ、ＣＤＯ、ＣＯＮ、ＦＡＵ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、またはＭＷＷ骨格型を有するモレキュラーシーブを含むことができる。

ＳＣＲ触媒
本発明の系は、１つまたは複数のＳＣＲ触媒を含んでいてもよい。一部の実施形態では、触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒および第２のＳＣＲ触媒を含んでいてもよい。一部の実施形態では、第１のＳＣＲ触媒および第２のＳＣＲ触媒は互いに同じ製剤を含み得る。一部の実施形態では、第１のＳＣＲ触媒および第２のＳＣＲ触媒は互いに異なる製剤を含み得る。

本発明の排気系は、アンモニアまたはアンモニアへと分解可能な化合物を排気ガス中に導入するための注入器の下流に配置されているＳＣＲ触媒を含んでいてもよい。ＳＣＲ触媒は、アンモニアまたはアンモニアへと分解可能な化合物を注入するための注入器の直接下流に配置し得る（たとえば、注入器とＳＣＲ触媒との間に介在する触媒が存在しない）。

ＳＣＲ触媒は、基材および触媒組成物を含む。基材はフロースルー基材またはフィルター基材であり得る。ＳＣＲ触媒がフロースルー基材を有する場合、基材はＳＣＲ触媒組成物を含み得る（すなわち、ＳＣＲ触媒は押し出しによって得られる）、またはＳＣＲ触媒組成物は基材上に配置もしくは担持され得る（すなわち、ＳＣＲ触媒組成物は薄め塗膜方法によって基材上に塗布される）。

ＳＣＲ触媒がフィルター基材を有する場合、これは、本明細書中「ＳＣＲＦ」の略記で言及する選択的触媒還元フィルター触媒である。ＳＣＲＦはフィルター基材および選択的触媒還元（ＳＣＲ）組成物を含む。本出願全体にわたって、ＳＣＲ触媒の使用への言及は、必要に応じてＳＣＲＦ触媒の使用も含むと理解される。

選択的触媒還元組成物は、金属酸化物に基づくＳＣＲ触媒製剤、モレキュラーシーブに基づくＳＣＲ触媒製剤、またはその混合物を含み得る、またはそれから本質的になり得る。そのようなＳＣＲ触媒製剤は当該技術分野で周知である。

選択的触媒還元組成物は、金属酸化物に基づくＳＣＲ触媒製剤を含み得る、またはそれから本質的になり得る。金属酸化物に基づくＳＣＲ触媒製剤は、耐火性酸化物上に担持されるバナジウムもしくはタングステンまたはその混合物を含む。耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、およびその組合せからなる群から選択され得る。

金属酸化物に基づくＳＣＲ触媒製剤は、チタニア（たとえばＴｉＯ_２）、セリア（たとえばＣｅＯ_２）、およびセリウムとジルコニウムの混合酸化物または複合酸化物（たとえばＣｅ_ｘＺｒ_{（１－ｘ）}Ｏ_２、式中、ｘ＝０．１から０．９、好ましくはｘ＝０．２から０．５である）からなる群から選択される耐火性酸化物上に担持される、バナジウム酸化物（たとえばＶ_２Ｏ_５）および／またはタングステン酸化物（たとえばＷＯ_３）を含み得る、またはそれから本質的になり得る。

耐火性酸化物がチタニア（たとえばＴｉＯ_２）である場合、好ましくは、バナジウム酸化物の濃度は（たとえば金属酸化物に基づくＳＣＲ製剤の）０．５から６重量％である、および／またはタングステン酸化物（たとえばＷＯ_３）の濃度は５から２０重量％である。より好ましくは、バナジウム酸化物（たとえばＶ_２Ｏ_５）およびタングステン酸化物（たとえばＷＯ_３）は、チタニア（たとえばＴｉＯ_２）上に担持される。

耐火性酸化物がセリア（たとえばＣｅＯ_２）である場合、好ましくは、バナジウム酸化物の濃度は（たとえば金属酸化物に基づくＳＣＲ製剤の）０．１から９重量％である、および／またはタングステン酸化物（たとえばＷＯ_３）の濃度は０．１から９重量％である。

金属酸化物に基づくＳＣＲ触媒製剤は、チタニア（たとえばＴｉＯ_２）上に担持されるバナジウム酸化物（たとえばＶ_２Ｏ_５）および任意選択でタングステン酸化物（たとえばＷＯ_３）を含み得る、またはそれから本質的になり得る。

選択的触媒還元組成物は、モレキュラーシーブに基づくＳＣＲ触媒製剤を含み得る、またはそれから本質的になり得る。モレキュラーシーブに基づくＳＣＲ触媒製剤はモレキュラーシーブを含み、これは任意選択で遷移金属交換されたモレキュラーシーブである。好ましくは、ＳＣＲ触媒製剤は遷移金属交換されたモレキュラーシーブを含む。

一般に、モレキュラーシーブに基づくＳＣＲ触媒製剤は、アルミノシリケート骨格（たとえばゼオライト）、アルミノホスフェート骨格（たとえばＡｌＰＯ）、シリコアルミノホスフェート骨格（たとえばＳＡＰＯ）、ヘテロ原子含有アルミノシリケート骨格、ヘテロ原子含有アルミノホスフェート骨格（たとえばＭｅＡｌＰＯ、式中Ｍｅは金属である）、またはヘテロ原子含有シリコアルミノホスフェート骨格（たとえばＭｅＡＰＳＯ、式中Ｍｅは金属である）を有するモレキュラーシーブを含み得る。ヘテロ原子（すなわち、ヘテロ原子含有骨格中のもの）は、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、およびその任意の２つ以上の組合せからなる群から選択され得る。ヘテロ原子は金属であることが好ましい（たとえば、上記ヘテロ原子含有骨格のそれぞれが金属含有骨格であり得る）。

モレキュラーシーブに基づくＳＣＲ触媒製剤は、アルミノシリケート骨格（たとえばゼオライト）またはシリコアルミノホスフェート骨格（たとえばＳＡＰＯ）を有するモレキュラーシーブを含む、またはそれから本質的になることが好ましい。

モレキュラーシーブがアルミノシリケート骨格を有する（たとえばモレキュラーシーブがゼオライトである）場合、典型的には、モレキュラーシーブは、５から２００（たとえば１０から２００）、１０から１００（たとえば１０から３０もしくは２０から８０）、たとえば１２から４０、または１５から３０のシリカ対アルミナのモル比（ＳＡＲ）を有する。一部の実施形態では、適切なモレキュラーシーブは＞２００、＞６００、または＞１２００のＳＡＲを有する。一部の実施形態では、モレキュラーシーブは約１５００から約２１００のＳＡＲを有する。

典型的には、モレキュラーシーブは微孔質である。微孔質のモレキュラーシーブは直径２ｎｍ未満の孔を有する（たとえば、「微孔質」のＩＵＰＡＣの定義に従う［Ｐｕｒｅ＆Ａｐｐｌ．Ｃｈｅｍ．、６６（８）、（１９９４年）、１７３９～１７５８頁）を参照］）。

モレキュラーシーブに基づくＳＣＲ触媒製剤は、小孔のモレキュラーシーブ（たとえば、最大環サイズが８個の四面体原子であるモレキュラーシーブ）、中孔のモレキュラーシーブ（たとえば、最大環サイズが１０個の四面体原子であるモレキュラーシーブ）、もしくは大孔のモレキュラーシーブ（たとえば、最大環サイズが１２個の四面体原子であるモレキュラーシーブ）、またはその２つ以上の組合せを含み得る。

モレキュラーシーブが小孔のモレキュラーシーブである場合、小孔のモレキュラーシーブは、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＬＴＡ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＦＷ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧおよびＺＯＮ、またはその２つ以上の混合物および／もしくは連晶からなる群から選択される骨格型コード（ＦＴＣ）によって表される骨格構造を有し得る。好ましくは、小孔のモレキュラーシーブは、ＣＨＡ、ＬＥＶ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＬＴＡ、ＳＦＷ、ＫＦＩ、ＤＤＲ、およびＩＴＥからなる群から選択されるＦＴＣによって表される骨格構造を有する。より好ましくは、小孔のモレキュラーシーブは、ＣＨＡおよびＡＥＩからなる群から選択されるＦＴＣによって表される骨格構造を有する。小孔のモレキュラーシーブは、ＦＴＣＣＨＡによって表される骨格構造を有し得る。小孔のモレキュラーシーブは、ＦＴＣＡＥＩによって表される骨格構造を有し得る。小孔のモレキュラーシーブがゼオライトであり、ＦＴＣＣＨＡによって表される骨格を有する場合、ゼオライトは菱沸石であり得る。

モレキュラーシーブが中孔のモレキュラーシーブである場合、中孔のモレキュラーシーブは、ＡＥＬ、ＡＦＯ、ＡＨＴ、ＢＯＦ、ＢＯＺ、ＣＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＩ、ＤＡＣ、ＥＵＯ、ＦＥＲ、ＨＥＵ、ＩＭＦ、ＩＴＨ、ＩＴＲ、ＪＲＹ、ＪＳＲ、ＪＳＴ、ＬＡＵ、ＬＯＶ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＲＥ、ＭＴＴ、ＭＶＹ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＯＢＷ、－ＰＡＲ、ＰＣＲ、ＰＯＮ、ＰＵＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＳＴＷ、－ＳＶＲ、ＳＺＲ、ＴＥＲ、ＴＯＮ、ＴＵＮ、ＵＯＳ、ＶＳＶ、ＷＥＩおよびＷＥＮ、またはその２つ以上の混合物および／もしくは連晶からなる群から選択される骨格型コード（ＦＴＣ）によって表される骨格構造を有し得る。好ましくは、中孔のモレキュラーシーブは、ＦＥＲ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、およびＳＴＴからなる群から選択されるＦＴＣによって表される骨格構造を有する。より好ましくは、中孔のモレキュラーシーブは、ＦＥＲおよびＭＦＩからなる群から選択されるＦＴＣ、特にＭＦＩによって表される骨格構造を有する。中孔のモレキュラーシーブがゼオライトであり、ＦＴＣＦＥＲまたはＭＦＩによって表される骨格を有する場合、ゼオライトはフェリエ沸石、シリカライト、またはＺＳＭ－５であり得る。

モレキュラーシーブが大孔のモレキュラーシーブである場合、大孔のモレキュラーシーブは、ＡＦＩ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＹ、ＡＳＶ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＳＶ、ＣＡＮ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＦＯ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＺＴ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＩＦＲ、ＩＳＶ、ＩＴＧ、ＩＷＲ、ＩＷＳ、ＩＷＶ、ＩＷＷ、ＪＳＲ、ＬＴＦ、ＬＴＬ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＥ、ＭＴＷ、ＮＰＯ、ＯＦＦ、ＯＫＯ、ＯＳＩ、－ＲＯＮ、ＲＷＹ、ＳＡＦ、ＳＡＯ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＯ、ＳＦＳ、ＳＦＶ、ＳＯＦ、ＳＯＳ、ＳＴＯ、ＳＳＦ、ＳＳＹ、ＵＳＩ、ＵＷＹ、およびＶＥＴ、またはその２つ以上の混合物および／もしくは連晶からなる群から選択される骨格型コード（ＦＴＣ）によって表される骨格構造を有し得る。好ましくは、大孔のモレキュラーシーブは、ＡＦＩ、ＢＥＡ、ＭＡＺ、ＭＯＲ、およびＯＦＦからなる群から選択されるＦＴＣによって表される骨格構造を有する。より好ましくは、大孔のモレキュラーシーブは、ＢＥＡ、ＭＯＲ、およびＭＦＩからなる群から選択されるＦＴＣによって表される骨格構造を有する。大孔のモレキュラーシーブがゼオライトであり、ＦＴＣＢＥＡ、ＦＡＵ、またはＭＯＲによって表される骨格を有する場合、ゼオライトはベータゼオライト、フォージャス沸石、ゼオライトＹ、ゼオライトＸ、またはモルデン沸石であり得る。

一般に、モレキュラーシーブは小孔のモレキュラーシーブであることが好ましい。

モレキュラーシーブに基づくＳＣＲ触媒製剤は、好ましくは遷移金属交換されたモレキュラーシーブを含む。遷移金属は、コバルト、銅、鉄、マンガン、ニッケル、パラジウム、白金、ルテニウム、およびレニウムからなる群から選択され得る。

遷移金属は銅であり得る。銅交換したモレキュラーシーブを含有するＳＣＲ触媒製剤の一利点は、そのような製剤が優れた低温ＮＯ_ｘ還元活性を有することである（たとえば、これは鉄交換したモレキュラーシーブの低温ＮＯ_ｘ還元活性よりも優位であり得る）。本発明の系および方法には任意の種類のＳＣＲ触媒を含め得るが、銅を含むＳＣＲ触媒（「Ｃｕ－ＳＣＲ触媒」）は、硫酸化の効果に対して特に脆弱であるため、本発明の系からより素晴らしい利点を経験し得る。Ｃｕ－ＳＣＲ触媒製剤は、たとえば、Ｃｕ交換したＳＡＰＯ－３４、Ｃｕ交換したＣＨＡゼオライト、Ｃｕ交換したＡＥＩゼオライト、またはその組合せを含んでいてもよい。

遷移金属は、モレキュラーシーブの外部表面上のエキストラ骨格部位上、またはモレキュラーシーブのチャネル、空洞、もしくはケージ内に存在し得る。

典型的には、遷移金属交換されたモレキュラーシーブは、遷移金属交換された分子の０．１０から１０重量％の量、好ましくは０．２から５重量％の量を含む。

一般に、選択的触媒還元触媒は、選択的触媒還元組成物を０．５から４．０ｇ／ｉｎ^３、好ましくは１．０から３．０４．０ｇ／ｉｎ^３の合計濃度で含む。

ＳＣＲ触媒組成物は、金属酸化物に基づくＳＣＲ触媒製剤およびモレキュラーシーブに基づくＳＣＲ触媒製剤の混合物を含み得る。（ａ）金属酸化物に基づくＳＣＲ触媒製剤は、チタニア（たとえばＴｉＯ_２）上に担持されるバナジウム酸化物（たとえばＶ_２Ｏ_５）および任意選択でタングステン酸化物（たとえばＷＯ_３）を含み得る、またはそれから本質的になり得る。（ｂ）モレキュラーシーブに基づくＳＣＲ触媒製剤は遷移金属交換されたモレキュラーシーブを含み得る。

ＳＣＲ触媒がＳＣＲＦである場合、フィルター基材は好ましくはウォールフローフィルター基材モノリスであり得る。ウォールフローフィルター基材モノリス（たとえばＳＣＲ－ＤＰＦのもの）は、典型的には１平方インチあたり６０から４００個の細胞（ｃｐｓｉ）の細胞密度を有する。ウォールフローフィルター基材モノリスは１００から３５０ｃｐｓｉ、より好ましくは２００から３００ｃｐｓｉの細胞密度を有することが好ましい。

ウォールフローフィルター基材モノリスは、０．２０から０．５０ｍｍ、好ましくは０．２５から０．３５ｍｍ（たとえば約０．３０ｍｍ）の壁厚（たとえば平均内部壁厚）を有し得る。

一般に、未コーティングのウォールフローフィルター基材モノリスは、５０から８０％、好ましくは５５から７５％、より好ましくは６０から７０％の空隙率を有する。

未コーティングのウォールフローフィルター基材モノリスは、典型的には少なくとも５μｍの平均孔径を有する。平均孔径は１０から４０μｍ、たとえば１５から３５μｍ、より好ましくは２０から３０μｍであることが好ましい。

ウォールフローフィルター基材は対称的な細胞設計または非対称的な細胞設計を有し得る。

一般に、ＳＣＲＦでは、選択的触媒還元組成物はウォールフローフィルター基材モノリスの壁内に配置される。さらに、選択的触媒還元組成物は、入口チャネルの壁上および／または出口チャネルの壁上に配置され得る。

ブレンド
本発明の実施形態には、（１）担体上の白金族金属および（２）ＳＣＲ触媒のブレンドが含まれ得る。一部の実施形態では、ブレンド内で、ＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比は、約３：１から約３００：１、約３：１から約２５０：１、約３：１から約２００：１、約４：１から約１５０：１、約５：１から約１００：１、約６：１から約９０：１、約７：１から約８０：１、約８：１から約７０：１、約９：１から約６０：１、約１０：１から約５０：１、約３：１、約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１、約１０：１、約１５：１、約２０：１、約２５：１、約３０：１、約４０：１、約５０：１、約７５：１、約１００：１、約１２５：１、約１５０：１、約１７５：１、約２００：１、約２２５：１、約２５０：１、約２７５：１、または約３００：１である。

ＤＯＣ
本発明の触媒物品および系は、１つまたは複数のディーゼル酸化触媒を含んでいてもよい。酸化触媒、特にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）は当該技術分野で周知である。酸化触媒は、ＣＯをＣＯ_２および気相炭化水素（ＨＣ）へ、およびディーゼル粒子の有機画分（可溶型有機画分）をＣＯ_２およびＨ_２Ｏへと酸化するように設計されている。典型的な酸化触媒は、白金を含み、任意選択でアルミナ、シリカ－アルミナ、およびゼオライトなどの高表面積無機酸化物担体上のパラジウムも含む。

基材
本発明の触媒は、それぞれフロースルー基材またはフィルター基材をさらに含み得る。一実施形態では、触媒はフロースルーまたはフィルター基材上にコーティングされていてよく、好ましくは薄め塗膜手順を使用してフロースルー基材またはフィルター基材上に配置されている。

ＳＣＲ触媒およびフィルターの組合せは選択的触媒還元フィルター（ＳＣＲＦ触媒）として知られている。ＳＣＲＦ触媒とは、ＳＣＲおよび粒子状フィルターの機能性を合わせた単一の基材装置であり、所望に応じて本発明の実施形態に適している。本出願全体にわたって、ＳＣＲ触媒の説明およびそれへの言及は、必要に応じてＳＣＲＦ触媒も含むことが理解されよう。

フロースルー基材またはフィルター基材は、触媒／吸着剤成分を含有することができる基材である。基材は、好ましくはセラミック基材または金属基材である。セラミック基材は、任意の適切な耐火性材料、たとえば、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、マグネシア、ゼオライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸マグネシウム、アルミノシリケート、メタロアルミノシリケート（菫青石および黝輝石（ｓｐｕｄｏｍｅｎｅ）など）、またはその任意の２つ以上の混合物もしくは混合酸化物から作製され得る。菫青石、マグネシウムアルミノシリケート、および炭化ケイ素が特に好ましい。

金属基材は、任意の適切な金属、特に、耐熱金属およびチタンやステンレス鋼などの金属合金、ならびに鉄、ニッケル、クロム、および／またはアルミニウムに加えて他の微量金属を含有するフェライト合金から作られていてよい。

フロースルー基材は、好ましくは、基材を通って軸方向に走っており、基材の入口または出口から至るところに広がる、多数の小さな平行した薄壁チャネルを有する蜂巣構造を有するフロースルーモノリスである。基材のチャネル横断面は任意の形状であってよいが、好ましくは、正方形、正弦曲線、三角形、長方形、六角形、台形、円形、または楕円形である。また、フロースルー基材は、触媒が基材壁内へ透過することを可能にする高空隙率のものであってもよい。

フィルター基材は好ましくはウォールフローモノリスフィルターである。ウォールフローフィルターのチャネルは交互にブロックされており、これにより、排気ガス流が入口からチャネルに入り、その後、チャネル壁を通って流れ、出口に通じる異なるチャネルからフィルターを出ることが可能となる。したがって、排気ガス流中の粒子はフィルターに捕捉される。

触媒／吸着剤は、薄め塗膜手順などの任意の知られている手段によってフロースルー基材またはフィルター基材に加え得る。

還元剤／尿素注入器
系は、窒素性還元剤を排気系内のＳＣＲおよび／またはＳＣＲＦ触媒の上流に導入するための手段を含んでいてもよい。窒素性還元剤を排気系内に導入するための手段は、ＳＣＲまたはＳＣＲＦ触媒の直接上流にあることが好ましい場合がある（たとえば、窒素性還元剤を導入するための手段とＳＣＲまたはＳＣＲＦ触媒との間に介在する触媒が存在しない）。

還元剤を排気ガスへと導入するための任意の適切な手段によって、還元剤を流動排気ガスに加える。適切な手段としては、注入器、噴霧器、またはフィーダーが挙げられる。そのような手段は当該技術分野で周知である。

系において使用するための窒素性還元剤は、アンモニア自体、ヒドラジン、または尿素、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、およびギ酸アンモニウムからなる群から選択されるアンモニア前駆体であることができる。尿素が特に好ましい。

また、排気系は、それ内のＮＯｘを還元するための、還元剤の排気ガス内への導入をコントロールするための手段も含み得る。好ましいコントロール手段としては、電子コントロールユニット、任意選択でエンジンコントロールユニットを挙げることができ、ＮＯ還元触媒の下流に位置するＮＯｘセンサーをさらに含んでいてもよい。

利点
本発明の触媒物品は、より高い触媒活性および選択性を提供し得る。さらに、一部の実施形態では、ＨＣ酸化および発熱発生は後方ゾーンに集中していてもよく、したがって前方のＡＳＣゾーンを熱水分解から保護している。

一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、ＮＨ_３変換に関して等価または亢進された活性を有し得る。一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、ＮＨ_３変換に関して亢進された活性を有していてよく、本発明の触媒物品は、約２００℃から約３００℃の温度で、約２０％まで、約１５％まで、約１０％まで、約１％から約２０％、約２％から約１８％、約３％から約１６％、約４％から約１４％、約５％から約１２％、約５％から約１０％、約１％、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約８％、約１０％、約１２％、約１５％、約１７％、または約２０％のＮＨ_３変換の改善を示す。

一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、等価または亢進されたＮＯｘ変換を有し得る。一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、ＮＯｘ変換が亢進された活性を有していてよく、本発明の触媒物品は、約３００℃を超える温度で、約７５％まで、約６０％まで、約５０％まで、約４０％まで、約１％から約７０％、約５％から約６０％、約１０％から約５０％、約１５％から約４５％、約２０％から約４０％、約２５％から約３５％、約１％、約２％、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、または約７５％のＮＯｘ変換の改善を示す。

一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、２００℃から５００℃の温度でＮ_２Ｏ形成が低下した活性を有し得る。一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、Ｎ_２Ｏ形成が低下した活性を有していてよく、本発明の触媒物品は、２００℃から５００℃の温度で、約７５％まで、約６０％まで、約５０％まで、約４０％まで、約１％から約７０％、約５％から約６５％、約１０％から約６０％、約１５％から約５５％、約２０％から約５０％、約２５％から約４５％、約３０％から約４０％、約１％、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、または約７０％のＮ_２Ｏ形成の低下を示す。

一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、≧２５０℃の温度で炭化水素変換が低下した活性を有する第１ゾーンを含む。一部の実施形態では、本発明の触媒物品には、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、炭化水素変換が低下した活性を有する第１ゾーンを含んでいてもよく、第１ゾーンは、≧２５０℃の温度で、約９５％まで、約９０％まで、約８０％まで、約７０％まで、約６０％まで、約５０％まで、約４０％まで、約１％から約９５％、約５％から約９０％、約１０％から約９０％、約１５％から約９０％、約２０％から約９０％、約２０％から約７０％、約２０％から約６５％、約２０％から約６０％、約２０％から約５５％、約２０％から約５０％、約２５％から約４５％、約３０％から約４０％、約１％、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、または約９５％の炭化水素変換の活性の低下を示す。

一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、≧２５０℃の温度で低下した発熱発生を有する第１ゾーンを含む。一部の実施形態では、本発明の触媒物品は、第１のＳＣＲ触媒を含まず、ケイ酸非含有担体を有する以外は等価である触媒物品と比較して、低下した発熱発生を有する第１ゾーンを含んでいてもよく、第１ゾーンは、≧２５０℃の温度で、約９５％まで、約９０％まで、約８０％まで、約７０％まで、約６０％まで、約５０％まで、約４０％まで、約１％から約９５％、約５％から約９０％、約１０％から約９０％、約１５％から約９０％、約２０％から約９０％、約２０％から約７０％、約２０％から約６５％、約２０％から約６０％、約２０％から約５５％、約２０％から約５０％、約２５％から約４５％、約３０％から約４０％、約１％、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、または約９５％の発熱発生の低下を示す。

本明細書および添付の特許請求の範囲において使用する単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」には、内容により明らかにそうでないと示されない限りは、複数形の指示対象を含む。したがって、たとえば、「触媒（ａｃａｔａｌｙｓｔ）」への言及は、２つ以上の触媒の混合物などを含む。

用語「アンモニアスリップ」とは、ＳＣＲ触媒を通過する未反応のアンモニアの量を意味する。

用語「担体」とは、触媒が固定されている材料を意味する。

用語「か焼する」または「か焼」とは、材料を空気または酸素中で加熱することを意味する。この定義はか焼のＩＵＰＡＣ定義と一貫している。（ＩＵＰＡＣ．ＣｏｍｐｅｎｄｉｕｍｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ、第２版（「ＧｏｌｄＢｏｏｋ」）。Ａ．Ｄ．ＭｃＮａｕｇｈｔおよびＡ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ編集。ＢｌａｃｋｗｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｏｘｆｏｒｄ（１９９７）。ＸＭＬオンライン補正バージョン：ｈｔｔｐ：／／ｇｏｌｄｂｏｏｋ．ｉｕｐａｃ．ｏｒｇ（２００６年～）、Ｍ．Ｎｉｃ、Ｊ．Ｊｉｒａｔ、Ｂ．Ｋｏｓａｔａ作成、Ａ．Ｊｅｎｋｉｎｓ更新編集。ＩＳＢＮ０－９６７８５５０－９－８．ｄｏｉ：１０．１３５１／ｇｏｌｄｂｏｏｋ）。か焼は、金属塩を分解させて触媒内の金属イオンの交換を促進するため、また、触媒を基材へと接着させるために行う。か焼で使用する温度はか焼する材料中の成分に依存し、一般に、約４００℃から約９００℃で約１から８時間である。一部の事例では、か焼は約１２００℃までの温度で行うことができる。本明細書中に記載の方法に関与する応用では、か焼は一般に約４００℃から約７００℃の温度で約１から８時間、好ましくは約４００℃から約６５０℃の温度で約１から４時間行う。

様々な数値的要素の範囲または複数の範囲を提供した場合、その範囲または複数の範囲には、別段に指定しない限りは値を含めることができる。

用語「Ｎ_２選択性」とは、アンモニアから窒素へのパーセント変換を意味する。

用語「ディーゼル酸化触媒」（ＤＯＣ）、「ディーゼル発熱触媒」（ＤＥＣ）、「ＮＯｘ吸収材」、「ＳＣＲ／ＰＮＡ」（選択的触媒還元／受動的ＮＯｘ吸着剤）、「コールドスタート触媒」（ＣＳＣ）、および「三方向触媒」（ＴＷＣ）は、排気ガスを燃焼方法から処理するために使用する様々な種類の触媒を説明するために使用される、当該技術分野で周知の用語である。

用語「白金族金属」または「ＰＧＭ」とは、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、およびイリジウムをいう。白金族金属は、好ましくは白金、パラジウム、ルテニウム、またはロジウムである。

用語「下流」および「上流」は、触媒または基材の配向を説明しており、排気ガスの流れは基材または物品の入口端から出口端である。

以下の実施例は本発明を単に例示しているものである。当業者には、多くの変形が本発明の精神および特許請求項の範囲の範囲内にあることが理解されるであろう。

例１
本発明の実施形態による触媒、および参照用触媒を調製した。２つのゾーンのＡＳＣ＋ＤＯＣ触媒を調製した。ゼオライト上のＣｕのＳＣＲ触媒上層および（１）ゼオライト上の白金と（２）ゼオライト上のＣｕとのブレンドを有する底層を有する第１ゾーン、ならびにＤＯＣを有する第２ゾーンを有するブレンドＡＳＣ触媒を調製した（図１に示す立体配置など）。ゼオライト上のＣｕのＳＣＲ触媒上層およびゼオライト上の白金（ＳＣＲ触媒なし）を有する底層を有する第１ゾーンを有する従来のＡＳＣ触媒を調製した（図４に示す立体配置など）。どちらの触媒も、ＡＳＣゾーン中に３ｇ／ｆｔ^３のＰｔローディングを用いて、同一のＤＯＣゾーンを用いて調製した。触媒を、ＳＣＲ、ＡＳＣ、およびＤＯＣの機能性に同時にストレスを与える条件下で試験した。具体的には、触媒を以下の条件下で試験した：１０００ｐｐｍのＮＯ、１２００ｐｐｍのＮＨ_３、２００ｐｐｍのＣＯ、５０００ｐｐｍの（Ｃ１に基づく）Ｃ_１０Ｈ_２２、１０％のＯ_２、１０％のＣＯ_２、１０％のＨ_２Ｏ、バランスＮ_２、ＡＳＣゾーンのみでＳＶ＝８０，０００ｈ－１、ＡＳＣ＋ＤＯＣゾーンでＳＶ＝４０，０００ｈ－１。さらに、それぞれのゾーンによる全体的な性能における個々の貢献を理解するために、２つのＡＳＣ触媒（ブレンドＡＳＣおよび従来のＡＳＣ）も、後方ＤＯＣゾーンなしに単独で試験した。

図５～１１に、ＮＯ変換、ＨＣ変換、Ｎ_２Ｏ形成、出口温度、ＮＨ_３変換、ＣＯ変換、およびＮ_２収率の結果を記載する。

図５に示すようにＮＨ_３変換を比較すると、どちらのＡＳＣも、下流ＤＯＣありまたはなしのどちらでも等価な性能を示した。他方で、ブレンドＡＳＣのより高いＮ_２選択性が原因で、これは従来のＡＳＣと比較してはるかに高いＮＯ変換（図６）および低いＮ_２Ｏ形成（図９）を実証した。これらの結果は、ブレンドＡＳＣが、これらの条件下でＮＯｘ還元およびＮＨ_３スリップコントロールのどちらについても優れた触媒であることを示唆している。

驚くべきことに、ブレンドＡＳＣは、従来のＡＳＣと比較して、ＨＣ変換（図８）および発熱発生（図１１）について有意により低い活性を示す（たとえば、３５０℃で約３０％までのＨＣ変換対約８０％の変換）。しかし、ブレンドＡＳＣ上でのより低いＨＣ変換は、ＡＳＣ＋ＤＯＣ系からの発熱発生に影響を与えない。図８および１１に示すように、系全体（ＡＳＣ＋ＤＯＣ）は、上流ＡＳＣの種類にかかわらず等価なＨＣ変換および発熱発生を達成する。これらの結果は、従来のＡＳＣ＋ＤＯＣ系と比較して、ブレンドＡＳＣ＋ＤＯＣでは、ＨＣ変換の大部分が後方末端ＤＯＣゾーンで起こっており、わずかなＨＣ変換および発熱発生が前方のＡＳＣゾーンで起こっていることを示唆している。熱水熟成はＮ_２選択性の減少（ＳＣＲ成分の分解から）および潜在的には活性の減少（Ｐｔの遊走／揮発から）を引き起こすことが知られている。したがって、本発明の触媒では、ＡＳＣ成分／機能性がＨＣ／燃料注入イベント中の熱水曝露から有効に保護されていることが見いだされた。

例２
ゾーン化されていないＤＯＣ触媒を、エンジン上のＤＯＣ入口での燃料注入を用いた発熱発生を測定するための参照用として調製した。ゼオライト上のＣｕのＳＣＲ触媒上層および（１）ゼオライト上の白金と（２）ゼオライト上のＣｕとのブレンドを有する底層を有する第１ゾーン、ならびにＤＯＣを有する第２ゾーンを有するブレンドＡＳＣ触媒を調製した（図１に示す立体配置など）。第２ゾーンは、ゾーン化されていない参照ＤＯＣと同一のＤＯＣ触媒を含有していたが、同じ総ＤＯＣＰＧＭローディング（ｇ）を達成するためにこのゾーン内にＰＧＭを集中させた（ｇ／ｆｔ^３でより高いＰＧＭ密度）。ＡＳＣゾーンは、３ｇ／ｆｔ^３のＰｔローディングを含有していた。

発熱発生試験を、入口温度３２０℃およびＳＶ７０，０００ｈ^－１を対象とするエンジンにおいて、ＡＳＣ＋ＤＯＣゾーンを用いて実行した。入口温度の安定化後、ＤＯＣ入口での燃料注入を可能にして、出口温度５８０℃を達成した。触媒床を横断して熱電対を挿入して、ゾーン化されていない参照ＤＯＣおよびゾーンありＡＳＣ＋ＤＯＣにおいて前方から１インチおよび後方から１インチでの発熱発生を監視および識別した。発熱発生試験中のこれらの温度の比較は図１２に示される。燃料注入中に同じ入口および出口温度を対象とすると、前方から１インチの床での温度の読取り値は、試験の定常状態部分にて、ゾーン化されていないＤＯＣ（５１５℃）よりも、ゾーン化されたＡＳＣ＋ＤＯＣ（約３３０℃まで）ではるかに低いことが明らかである。本実施例は、このゾーンにおいて発熱発生中に高温曝露を欠くことによって、前方のＡＳＣゾーンを熱水分解から保護することにおける、前述の利点を支持している。また、ゾーン化されていないＤＯＣと比較して、ＡＳＣ＋ゾーン化されたＤＯＣにおける後方から１インチでの試験での初期部分中に観察されるより速い温度上昇も注目に値し、ＤＯＣゾーンを後方に配置することによって発熱発生が後方ゾーンに集中していることを強調している。

Claims

入口側および出口側、第１ゾーンおよび第２ゾーンを含む基材を含む触媒物品であって、
第１ゾーンが、担体上の白金族金属および第１のＳＣＲ触媒を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、
第２ゾーンが、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）からなる群から選択される触媒を含み、
第１ゾーンが、第２ゾーンの上流に位置する、触媒物品。
第１ゾーンが、
ａ．（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを含む底層、および
ｂ．底層の上方に位置する、第２のＳＣＲ触媒を含む上層
を含む、請求項１に記載の触媒物品。
担体がケイ質物質を含む、請求項１に記載の触媒物品。
ケイ質物質が、（１）シリカ、（２）２００より高いシリカ対アルミナ比を有するゼオライト、および（３）ＳｉＯ２含有量≧４０％を有する、非晶質シリカをドープしたアルミナからなる群から選択される物質を含む、請求項３に記載の触媒物品。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約０．５重量％から約１０重量％の量で担体上に存在する、請求項１に記載の触媒物品。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約１重量％から約６重量％の量で担体上に存在する、請求項１に記載の触媒物品。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約１．５重量％から約４重量％の量で担体上に存在する、請求項１に記載の触媒物品。
白金族金属が、白金、パラジウム、または白金とパラジウムの組合せを含む、請求項１に記載の触媒物品。
白金族金属が白金を含む、請求項１に記載の触媒物品。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約３：１から約３００：１である、請求項２に記載の触媒物品。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約５：１から約１００：１である、請求項２に記載の触媒物品。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約１０：１から約５０：１である、請求項２に記載の触媒物品。
第１のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である、請求項１に記載の触媒物品。
第１のＳＣＲ触媒が銅を含む、請求項１に記載の触媒物品。
第１ゾーンおよび第２ゾーンが、単一の基材上に位置し、第１ゾーンが、基材の入口側に位置し、第２ゾーンが、基材の出口側に位置する、請求項１に記載の触媒物品。
基材が第１基材および第２基材を含み、第１ゾーンが、第１基材上に位置し、第２ゾーンが、第２基材上に位置し、第１基材が第２基材の上流に位置する、請求項１に記載の触媒物品。
第２のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である、請求項２に記載の触媒物品。
第１ゾーンが、
ａ．担体上の白金族金属を含む底層、
ｂ．底層の上方に位置する、第１のＳＣＲ触媒を含む上層
を含む、請求項１に記載の触媒物品。
排気流を、入口側および出口側、第１ゾーンおよび第２ゾーンを含む基材を含む触媒物品と接触させることを含む、排気流からの放出を減らす方法であって、
第１ゾーンが、担体上の白金族金属および第１のＳＣＲ触媒を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、
第２ゾーンが、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）からなる群から選択される触媒を含み、
第１ゾーンが、第２ゾーンの上流に位置する、方法。
第１ゾーンが、
ａ．（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを含む底層、および
ｂ．底層の上方に位置する、第２のＳＣＲ触媒を含む上層
を含む、請求項１９に記載の方法。
第１ゾーンが、
ａ．担体上の白金族金属を含む底層、
ｂ．底層の上方に位置する、第１のＳＣＲ触媒を含む上層
を含む、請求項１９に記載の方法。
担体がケイ質物質を含む、請求項１９に記載の方法。
ケイ質物質が、（１）シリカ、（２）２００より高いシリカ対アルミナ比を有するゼオライト、および（３）ＳｉＯ２含有量≧４０％を有する、非晶質シリカをドープしたアルミナからなる群から選択される物質を含む、請求項２２に記載の方法。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約０．５重量％から約１０重量％の量で担体上に存在する、請求項１９に記載の方法。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約１重量％から約６重量％の量で担体上に存在する、請求項１９に記載の方法。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約１．５重量％から約４重量％の量で担体上に存在する、請求項１９に記載の方法。
白金族金属が、白金、パラジウム、または白金とパラジウムの組合せを含む、請求項１９に記載の方法。
白金族金属が白金を含む、請求項１９に記載の方法。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約３：１から約３００：１である、請求項２０に記載の方法。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約５：１から約１００：１である、請求項２０に記載の方法。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約１０：１から約５０：１である、請求項２０に記載の方法。
第１のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である、請求項１９に記載の方法。
第１のＳＣＲ触媒が銅を含む、請求項１９に記載の方法。
第１ゾーンおよび第２ゾーンが、単一の基材上に位置し、第１ゾーンが、基材の入口側に位置し、第２ゾーンが、基材の出口側に位置する、請求項１９に記載の方法。
基材が第１基材および第２基材を含み、第１ゾーンが、第１基材上に位置し、第２ゾーンが、第２基材上に位置し、第１基材が第２基材の上流に位置する、請求項１９に記載の方法。
第２のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である、請求項１９に記載の方法。
入口端および出口端、第１ゾーン、第２ゾーン、および第３ゾーンを含む基材を含む触媒物品であって、
第１ゾーンが、第２のＳＣＲ触媒を含み、
第２ゾーンが、（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、
第３ゾーンが、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）からなる群から選択される触媒（「第３ゾーン触媒」）を含み、
第１ゾーンが、第２ゾーンの上流に位置し、第２ゾーンが、第３ゾーンの上流に位置する、触媒物品。
ＡＳＣが、第１層に含まれ、
第３ゾーン触媒が、第１層の上に位置するとともに第１層よりも長さが短い、出口端から基材の全長未満に広がる第２層に含まれ、
第２のＳＣＲ触媒が、入口端から基材の全長未満に広がり、第１層と少なくとも部分的に重複する層に含まれる、請求項３７に記載の触媒物品。
第１層が、出口端から基材の全長未満に広がる、請求項３８に記載の触媒物品。
担体がケイ質物質を含む、請求項３７に記載の触媒物品。
ケイ質物質が、（１）シリカ、（２）２００より高いシリカ対アルミナ比を有するゼオライト、および（３）ＳｉＯ２含有量≧４０％を有する、非晶質シリカをドープしたアルミナからなる群から選択される物質を含む、請求項４０に記載の触媒物品。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約０．５重量％から約１０重量％の量で担体上に存在する、請求項３７に記載の触媒物品。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約１重量％から約６重量％の量で担体上に存在する、請求項３７に記載の触媒物品。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約１．５重量％から約４重量％の量で担体上に存在する、請求項３７に記載の触媒物品。
白金族金属が、白金、パラジウム、または白金とパラジウムの組合せを含む、請求項３７に記載の触媒物品。
白金族金属が白金を含む、請求項３７に記載の触媒物品。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約３：１から約３００：１である、請求項３７に記載の触媒物品。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約５：１から約１００：１である、請求項３７に記載の触媒物品。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約１０：１から約５０：１である、請求項３７に記載の触媒物品。
第１のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である、請求項３７に記載の触媒物品。
第１のＳＣＲ触媒が銅を含む、請求項３７に記載の触媒物品。
第１ゾーン、第２ゾーン、および第３ゾーンが、単一の基材上に位置し、第１ゾーンが、基材の入口側に位置し、第３ゾーンが、基材の出口側に位置する、請求項３７に記載の触媒物品。
基材が第１基材および第２基材を含み、第１ゾーンおよび第２ゾーンが、第１基材上に位置し、第３ゾーンが、第２基材上に位置し、第１基材が第２基材の上流に位置する、請求項３７に記載の触媒物品。
基材が第１基材、第２基材、および第３基材を含み、第１ゾーンが、第１基材上に位置し、第２ゾーンが、第２基材上に位置し、第３ゾーンが、第３基材上に位置し、第１基材が第２基材の上流に位置し、第２基材が第３基材の上流に位置する、請求項３７に記載の触媒物品。
第２のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である、請求項３７に記載の触媒物品。
排気流を、入口端および出口端、第１ゾーン、第２ゾーン、および第３ゾーンを含む基材を含む触媒物品と接触させることを含む、排気流からの放出を減らす方法であって、
第１ゾーンが、第２のＳＣＲ触媒を含み、
第２ゾーンが、（１）担体上の白金族金属および（２）第１のＳＣＲ触媒のブレンドを含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含み、
第３ゾーンが、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）およびディーゼル発熱触媒（ＤＥＣ）からなる群から選択される触媒（「第３ゾーン触媒」）を含み、
第１ゾーンが、第２ゾーンの上流に位置し、第２ゾーンが、第３ゾーンの上流に位置する、方法。
ＡＳＣが第１層を形成し、
第３ゾーン触媒が、第１層よりも長さが短い第２層を形成し、出口端から基材の全長未満に広がり、
第２のＳＣＲ触媒が、入口端から基材の全長未満に広がる、請求項５６に記載の方法。
第１層が、出口端から基材の全長未満に広がる、請求項５７に記載の方法。
担体がケイ質物質を含む、請求項５６に記載の方法。
ケイ質物質が、（１）シリカ、（２）２００より高いシリカ対アルミナ比を有するゼオライト、および（３）ＳｉＯ２含有量≧４０％を有する、非晶質シリカをドープしたアルミナからなる群から選択される物質を含む、請求項５７に記載の方法。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約０．５重量％から約１０重量％の量で担体上に存在する、請求項５６に記載の方法。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約１重量％から約６重量％の量で担体上に存在する、請求項５６に記載の方法。
白金族金属が、白金族金属および担体の全重量の約１．５重量％から約４重量％の量で担体上に存在する、請求項５６に記載の方法。
白金族金属が、白金、パラジウム、または白金とパラジウムの組合せを含む、請求項５６に記載の方法。
白金族金属が白金を含む、請求項５６に記載の方法。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約３：１から約３００：１である、請求項５６に記載の方法。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約５：１から約１００：１である、請求項５６に記載の方法。
ブレンド内で、第１のＳＣＲ触媒対担体上の白金族金属の重量比が、約１０：１から約５０：１である、請求項５６に記載の方法。
第１のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である、請求項５６に記載の方法。
第１のＳＣＲ触媒が銅を含む、請求項５６に記載の方法。
第１ゾーン、第２ゾーン、および第３ゾーンが、単一の基材上に位置し、第１ゾーンが、基材の入口側に位置し、第３ゾーンが、基材の出口側に位置する、請求項５６に記載の方法。
基材が第１基材および第２基材を含み、第１ゾーンおよび第２ゾーンが、第１基材上に位置し、第３ゾーンが、第２基材上に位置し、第１基材が第２基材の上流に位置する、請求項５６に記載の方法。
基材が第１基材、第２基材、および第３基材を含み、第１ゾーンが、第１基材上に位置し、第２ゾーンが、第２基材上に位置し、第３ゾーンが、第３基材上に位置し、第１基材が第２基材の上流に位置し、第２基材が第３基材の上流に位置する、請求項５６に記載の方法。
第２のＳＣＲ触媒が、卑金属、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ、またはその混合物である、請求項５６に記載の方法。